淺析500kW 短波發(fā)射機(jī)音周通路故障

高俊鵬

（國家廣電總局 五九四臺，陜西 咸陽712000）

0 引言

500 kW 短波發(fā)射機(jī)音頻處理器就是廣播傳輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)中設(shè)備的始端，后送至發(fā)射機(jī)psm 控制部分底板VCP01；YCP16;YCP24;YCP08;YCP14 協(xié)同交互參與音周處理工作；廣播發(fā)射機(jī)的三大技術(shù)指標(biāo)以及音頻光信號在傳輸過程中的噪音和衰耗, 諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償問題，使得熟悉音周通路及其工作方式就顯得尤為重要。 下面就從500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析。

1 發(fā)射機(jī)音周通路組成

1.1 9200 音頻處理器

9200 音頻處理器可控制增益，控制范圍達(dá)25 dB；可提供穩(wěn)定的節(jié)目源電平，防止發(fā)射機(jī)過調(diào)打火或調(diào)幅度不足；在不產(chǎn)生可聽見的負(fù)面影響下，能夠增加聲音的密度和響度，提高發(fā)射機(jī)的平均調(diào)幅度；能夠通過節(jié)目的均衡調(diào)整，使收聽效果不至于產(chǎn)生常見的高、低頻衰落現(xiàn)象，更符合人耳的收聽習(xí)慣；可根據(jù)需要，適當(dāng)控制發(fā)射機(jī)的帶寬。

1.2 YCP16 及 A/D 轉(zhuǎn)換器

YCP16 作為PSM 控制部分的核心控制板，其負(fù)責(zé)PSM 放大器的組織、保護(hù)和數(shù)據(jù)采集。其A/D 轉(zhuǎn)換器單元包括多種功能配置，其功能和特性是由PSM 控制系統(tǒng)決定， 各種功能配置是以音頻矢量的形式送到A/D 轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行的。轉(zhuǎn)換器單元的各種功能配置的選擇是通過PSM 控制系統(tǒng)的軟、硬件來定義，并通過RS422 接口提供給發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)。 在音頻矢量中有一路音頻允許信號（AUDIO FREQUENCY ENABLE）， 該信號是由 PSM 控制系統(tǒng)軟件和主機(jī)控制系統(tǒng)通過RS422 接口而產(chǎn)生的， 包含了以下信息成分：AF ENABLE TX HOST（通過RS422 接口）；VA-THRESHOLD （允許加調(diào)制信號的輸出電壓的最小值，它是由一個特定的RAMP 值和輸出電壓共同確定的）；VABLOCK；PULSE STOP FLAG（變量是由軟件系統(tǒng)模塊控制的，并取決于所選擇的調(diào)制模式）；PULSE STOP FLAG （當(dāng)VA-BLOCK* 信號有效時，PSM 隨即產(chǎn)生一個PULSE STOP 脈沖， 用于阻斷調(diào)制， 直到RAMP 載波電壓值不再使VA-BLOCK* 被激發(fā)）。 如果以上四路信號都允許，則AUD-EN = H，A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出等于音頻輸入。 反之，如果其中有一路不允許，那么AUD-EN = L，A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出等于0 。運行模式的選擇是通過軟件和硬件共同實現(xiàn)的。可選擇的運行模式有以下幾種：PSMT（手動載波控制）、DSB、DCC、SSB（單邊帶）。

1.3 AF 輸入 /數(shù)字信號處理 YCP24

YCP24 主要功能是：提供模擬、數(shù)字音頻前端；調(diào)節(jié)模擬音頻信號的電平值；過濾音頻信號；音頻信號調(diào)制；為PSM 控制在初期提供一個正弦波振蕩發(fā)生器；諧波均衡；以一個特定的冗余異步微處理機(jī)計算（乘）已處理的音頻。 模擬信號前端和 A/D 轉(zhuǎn)換器被隔離與控制系統(tǒng)的其它部分。 模擬信號前端被用相同的特性為它們分別設(shè)計二個獨立的信道。 輸入的電壓范圍是可調(diào)節(jié)的通過設(shè)定跳線 JP1---JP4和JP5---JP8, 分別對信道1 和信道2 進(jìn)行調(diào)節(jié)。

模擬輸入特性---連接器:DB9 連接器 (公頭) 后面板, 被指定如X15;頻率范圍:20 到 25 千赫茲;阻抗:600 歐姆（平衡）;電壓范圍:0 dBm或 0.78 V 沒有跳線;5 dBm 或 1.38 V 設(shè)定 JP4 和 JP8;10 dBm 或 2.45 V 設(shè)定 JP3 和 JP7;15 dBm 或 4.36 V 設(shè)定 JP2 和 JP6;20 dBm 或 7.75 V 設(shè)定 JP1 和 JP5;CMRR:（共模抑制比）比在 50 個赫茲的-80 分貝更好;最大差模電壓:12 V=34 VPP;最大共模電壓:560 Vpeak(峰值).

數(shù)傳輸入特性---連接器:DB9 連接器(公頭)后面板,被指定了如X16;輸入采樣率:對 32 到 96 千赫茲;阻抗:110 歐姆（平衡）;分辨率:16到 24 位。

可得的濾波器特性;貝塞爾低通濾波器; 4.5 千赫茲帶通濾波器;10千赫茲低通濾波器;沒有濾波器被應(yīng)用到被輸入的音頻信號中，音頻信號無限制;一個函數(shù)是音頻信號的關(guān)斷控制量，當(dāng)AF 信號被切斷的時候，聲音來源選擇功能區(qū)的輸出將會是零；為測試設(shè)備的正常工作而在內(nèi)部產(chǎn)生的有規(guī)律的正弦音頻信號。

1.4 諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元YCP08，YCP14，VCP01

發(fā)射機(jī)的非線性路徑由PSM 模塊、 電子管放大器、RF 單元和檢波器等組成； 而預(yù)補(bǔ)償單元是通過對PSM 輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償而消除發(fā)射機(jī)輸出中的非線性成分的；反饋路徑為預(yù)補(bǔ)償單元提供射頻通路的反饋信息。 發(fā)射機(jī)的射頻通路的傳輸特性是一個非線性的動態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)的非線性失真（諧波與互調(diào)失真）必須通過預(yù)補(bǔ)償單元來消除。 本機(jī)在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上，采用預(yù)補(bǔ)償電路來消除由諧波和互調(diào)產(chǎn)生的各種非線性干擾。

在發(fā)射機(jī)的實際傳輸通路中由于延時的存在，不可能做到控制電路在整個系統(tǒng)的帶寬范圍內(nèi)不受影響。 為解決這一問題，系統(tǒng)在設(shè)計時增加了一個補(bǔ)償模型電路，該模型可以通過旁路的方式采用一個控制運算器來進(jìn)行補(bǔ)償，并用發(fā)射機(jī)實時輸出信號y(.)的預(yù)測值ym(.)來取代原有的實時值y(.)。

HDC 的邏輯功能是由 YCP08、YCP14、 和 VCP01 單元實現(xiàn)的：生成參考信號yref(.)；模型參數(shù)的識別；延時d 的實現(xiàn)；生成模型輸出信號 ym(·)；實現(xiàn)控制邏輯（CL）算法；實現(xiàn)控制信號 C（·）與音頻信號 S（·）的疊加。 YCP14 單元用來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換和射頻輸出的線性濾波功能。 可以通過底板VCP01 上的跳線手動關(guān)閉HDC 功能。

在PSM 控制系統(tǒng)中的YCP08 板是HDC 系統(tǒng)的核心，YCP08 板接收調(diào)制模式控制板的輸出信號；從RF 輸出測量回路取一個射頻包絡(luò)信號，經(jīng)包絡(luò)波解調(diào)（AAU28）、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（YCP14 板）送到Y(jié)CP08 板。 補(bǔ)償單元由于采用了包絡(luò)反饋信號作為補(bǔ)償信號，直接對包絡(luò)波的傳輸信號進(jìn)行補(bǔ)償，從根本上改善了發(fā)射機(jī)的線性特性。 通過諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元HDC 所取得的效果： 在整個音頻的范圍消除諧波噪聲;消除交調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性；自動適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化；采用數(shù)字化運算邏輯的可靠設(shè)計使系統(tǒng)具備高穩(wěn)定性；減少電子管的發(fā)熱，延長其壽命。

發(fā)射機(jī)在DSB/DCC 調(diào)制模式下，整個信號都將得到預(yù)補(bǔ)償。而在SSB 模式，只有SSB 系統(tǒng)的包絡(luò)信號通路得到預(yù)補(bǔ)償。

在對模擬輸出板進(jìn)行調(diào)節(jié)時， 必須滿足其后YCP14 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸入信號的調(diào)制度要足夠高，但絕不可過調(diào)。 這一調(diào)整步驟是在模擬輸出板上的電位器R201 和R207 上完成的， 其中R201 設(shè)置偏移,R207 設(shè)置增益。 可以通過 YCP14 板的通道 B 來檢測 A/D 轉(zhuǎn)換板YCP14 的輸出。這一監(jiān)測值應(yīng)在輸入值的80±5%范圍之內(nèi)。這樣一方面可以獲得足夠的解析度，另一方面又有充足的余量，可以避免A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號飽和。

2 常見音周通路故障及處理

2.1 音頻處理器故障

根據(jù)音頻處理器輸入輸出指示，節(jié)目源正常，但音頻處理器無輸出，判斷為音頻處理器故障。處理辦法：將音頻處理器輸入輸出接頭對接；更換音頻處理器；有數(shù)字輸出改為模擬輸出。

2.2 YCP24 故障

根 據(jù) 發(fā) 射 機(jī) 工 作 狀 態(tài) 由 “On” 掉 至 “Filament”， 不 能 加“STANDBY”，YCP24 板調(diào)幅度指示燈全亮， 音頻處理器輸入/輸出出指示正常；YCP24 板調(diào)幅度指示燈全亮，正常情況下，全燈絲狀態(tài)時，調(diào)幅度指示燈不亮，判斷為YCP24 板故障。 處理辦法：將音頻處理器輸出改為“模擬輸出”，重加高壓。 若改為“模擬輸出”，故障依舊，則更換YCP24 板。 故障分析：由于發(fā)射機(jī)房內(nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，YCP24 板數(shù)字音周處理芯片A72 易損壞，音周處理原理圖如圖1 所示：

圖1 數(shù)字音周處理圖

A72 芯片故障，導(dǎo)致音周輸出故障，從而造成上述故障，預(yù)防的主要方法是做好高頻接地及抗干擾措施， 避免高頻干擾， 同時可以在PSM 控制部分前端加裝在線式UPS 以提供更加穩(wěn)定的線性電源。

2.3 YCP16 故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài) （這里只談及音周部分故障）， 發(fā)射機(jī)載波正常，YCP24 無調(diào)幅指示，手動復(fù)位YCP16，發(fā)射機(jī)調(diào)制工作正常， 判斷為YCP16提供的調(diào)制允許信號封鎖造成， 此故障可能由多種原因造成， 經(jīng)過長期維護(hù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓波動較大時，PSM 出現(xiàn)過流時易出現(xiàn)YCP16 封鎖音周現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

通過對 TSW2500 型 500kW 短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析， 以及在日常的維護(hù)中總結(jié)出來好的維護(hù)經(jīng)驗， 再對音周通路及其易出現(xiàn)的故障和解決辦法的熟悉， 有利于更好的維護(hù)發(fā)射機(jī)正常高效的工作；上述論述肯定又不全面的地方， 在今后工作中還需要不斷的總結(jié)和分析，才能做好發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作， 確保發(fā)射機(jī)高效可靠穩(wěn)定運行。